• Siglas de real-time kinematic, es una técnica de navegación satelital global, que utiliza la fase de la onda portadora (a diferencia de la técnica convencional, basada en códigos pseudoaleatorios de baja frecuencia) enviada por satélites de posicionamiento, tales como GPS, GLONASS, Galileo y BeiDou, para calcular, con precisión centimétrica, la distancia entre una estación base de coordenadas conocidas y una estación exploradora o rover.

Comparación entre técnica estándar y basada en onda portadora

Precisión, exactitud y veracidad

| Tomado de Prieto (2018)

Tomado de Wikipedia contributors (2019)

Precisión y exactitud del rover

• La precisión de la coordenada del rover respecto de la base es centimétrica.

• La exactitud de la coordenada calculada en el rover (“veracidad” si se refiere a grupo coordenadas), dependerá de la exactitud de la coordenada estación base. Si la coordenada de la base es exacta, también lo será la del rover.

Trilateración

• El posicionamiento se realiza por medio de trilateración, un método que utiliza la distancia entre el punto de interés y varios puntos conocidos, siendo estos últimos los satélites.

• Dado que las coordenadas se generan para un espacio tridimensional, el proceso necesita de al menos 4 satélites.

Tomado de GISGeography (2018)

Algoritmo (no, ese no)

• El algoritmo (sí, sí, esta palabra existía antes de los políticos) empleado para obtener el resultado preciso se centra en la resolución de la ambigüedad del número entero, es decir, el número de ciclos completos que caben entre el receptor y el satélite. Existen varias estrategias para ello, pero lo importante es que se consiga una convergencia rápida de la solución. Cuando se conoce el número de ciclos, basta con multiplicarlo por la longitud de onda (19 cm) para obtener el pseudorango.

• El pseudorango es una distancia imprecisa, porque está afectada por fuentes de error de ámbito local/regional (retardo ionosférico y troposférico) y otros (sesgo por geometría de constelación, por multitrayecto, por relojes del satélite y del receptor).

• La estación base determina estas fuentes de error (puesto que conoce su propia posición), y las transmite al rover en tiempo real (de ahí el RT de las siglas) en forma de correcciones para mejorar la posición.

• La estación base también puede colectar datos brutos sin transmitirlos al rover. Dicha información se utiliza posteriormente para realizar posproceso (PPK) de datos brutos almacenados en el rover para corregirlos.

• Para garantizar que el rover dé una coordenada una precisa, la distancia entre éste y la estación base (baseline) no debe ser muy grande, puesto que se requiere que ambos compartan las mismas fuentes de error de ámbito regional. Se sugieren valores máximos de 10-30 km, aunque en algunos casos esta exigencia no puede satisfacerse.

• Las fuentes de error globales, aunque introducen sesgos importantes, no son usadas para establecer una distancia óptima entre el rover y la base.

Tomado de Kubo (2018)

Fabricantes de receptores GNSS

• SiRF, u-blox, Garmin, Hemisphere, Trimble, Leica, Topcon, NovAtel, JAVAD, Magellan, …

Aplicaciones

• Mensura.

• Fotogrametría con UAV.

• Construcción, monitoreo de edificaciones y estructuras (puentes)

• Agricultura de precisión.

• Detección de tsunamis por boyas GNSS.

• Sistemas de transporte inteligentes, vehículos autónomos.

• Sistemas de cartografía móviles (Street View).

• Deportes.

RTKLIB

• Biblioteca RTKLIB (primera versión, 2007), por Tomoji Takasu (Takasu, 2011; Takasu & Yasuda, 2009)

RTKLIB

RTKLIB

TouchRTKStation

• TouchRTKStation de Taroz (Taroz, 2019)

RTKLIB Touchscreen GUI

rtkexplorer

• El website rtkexplorer es un blog de iniciación en la tecnología RTK de bajo costo (Everett, 2019a)

rtklibexplorer

• El blog rtklibexplorer documenta proyectos RTK en profundidad (Everett, 2019b)

CORS RDSD

Geomedición, Instrumentos y Sistemas

Baseline

Partes adquiridas para equipo de colecta (Financiamiento: “SALARIO-CyT”)

¿Qué es una Raspberry Pi?

• Es un ordenador [computador] de placa reducida, ordenador de placa única u ordenador de placa simple (SBC) de bajo coste (~US$35 la 3 B+, tamaño tarjeta de crédito) desarrollado en el Reino Unido por la Raspberry Pi Foundation, con el objetivo de estimular la enseñanza de informática en las escuelas.

• El software es de código abierto, siendo su sistema operativo oficial una versión adaptada de Debian, denominada Raspbian, aunque permite usar otros sistemas operativos (Wikipedia, 2019).

• Se conocen múltiples aplicaciones, como PC de escritorio, media center, vídeo-vigilancia, domótica, configuración de VPN, servidor web, de archivos, de impresión, de juegos, sismógrafo, GNSS, entre otras.

rtk-r-wrappers

Muestras

• Se tomaron muestras con cuatro configuraciones de equipamiento distintas en la medida que se adquiría nuevo equipamiento. Cada configuración corresponde a una posición distinta:

  • Sin ensamblar.
  • Unidad ensamblada.
  • Trípode + plomada.
  • Trípode + palo.

• Se tomaron muestras cada dos o tres días las distintas configuraciones.

• Cada muestra se compone de colectas diarias de al menos 1500 épocas cada una.

• Se obtuvieron soluciones fijas RTK, pero se posprocesaron (PPK) los datos brutos usando la estación de referencia RDSD para mejorar la precisión.

• Se analizaron sólo las soluciones fijas.

• Todo el proceso se realizó en coordenadas ECEF.

Muestras en detalle. Soluciones fijas

Distancias planimétricas

##                  Disassembled   Assembled Tripod + plummet
## Assembled         0.005982268                             
## Tripod + plummet  5.854909415 5.854712716                 
## Tripod + pole     5.847181301 5.846890016      0.092911262

Mediciones planimétricas con cinta métrica

#                  Disassembled   Assembled   Tripod + plummet
# Assembled
# Tripod + plummet
# Tripod + pole           5.854                          0.095

Distribución de las observaciones

Errores estándar por medio de bootstrap

# mode                  X      Y     Z
# Disassembled     0.0010 0.0011 0.002
# Assembled        0.0006 0.0009 0.006
# Tripod + plummet 0.0046 0.0054    NA
# Tripod + pole    0.0035 0.0051 0.011

Desviaciones estándar

Discusión

• Los resultados obtenidos son precisos, con errores estándar bastante bajos, de orden centimétrico incluso milimétrico.

• Mediciones con cinta métrica confirmaron la precisión de las posiciones.

• Se necesitan mediciones con equipamiento alterno para evaluar exactitud, aunque los resultados preliminares son prometedores.

• Las aplicaciones para monitoreo de movimiento de la estructura (por ejemplo, por subsidencia), al menos para desplazamientos de desarrollo lento y de orden centimétrico, son perfectamente viables.

DInSAR 2016-2018

Verde: ~10-20 mm de subsidencia
Rojo: ~10-30 mm de elevación

Componente vertical CORS RDSD

Izquierda, GAM. Derecha: Descomposición serie temporal
Subsidencia capturada en ambos análisis

Perspectivas

• Realizar Precise point positioning (PPP).

• Configurar un segundo receptor para el tandem base+rover, con TX/RX de correcciones por radiofrecuencia

• Monitorear de deslizamientos.

• Modelizar granulometría de carga gruesa superficial mediante UAV.

• Monitorear subsidencia urbana.

• Armar unidad multibanda.